JP2017214202A - 光ファイバ用巻き取りボビン、光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】巻き取り張力を高めることなく、輸送中の巻き崩れを防止する光ファイバ用巻き取りボビン、光ファイバの製造方法を提供する。
【解決手段】光ファイバを巻き取る胴部３１を備えた光ファイバ用巻き取りボビン３０である。胴部は、ボビンの軸線方向に沿う幅方向の中央が最小径で形成され、幅方向の端に向けて漸次拡大する巻き取り胴面３２を有する。好ましくは、ボビンの軸線を通る面でボビンを切断した際に、巻き取り胴面の切断面が２次曲線あるいは直線で形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバ用巻き取りボビン、光ファイバの製造方法に関し、詳細には、光ファイバを巻き取る胴部を備えた光ファイバ用巻き取りボビン、光ファイバの製造方法に関する。

光ファイバは、光ファイバガラス母材（以下、ガラス母材という）を光ファイバ用線引炉（以下、線引炉という）で加熱溶融し、この線引炉の下方から線引きされる。線引きされた光ファイバは、例えば、冷却装置や、その下流にある引き取り装置などを経由して、巻き取られる。その後必要に応じて適宜所定の長さに分割されて、光ファイバ用巻き取りボビン（以下、ボビンという）に巻き取られる。例えば、特許文献１には、光ファイバを巻き取る胴部を備えたボビンの技術が開示されている。

特開昭６１−３８９１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のボビンを用いて巻き取った光ファイバを輸送する場合、光ファイバをボビンへ巻き取る際の巻き取り張力が低いと、光ファイバを輸送する際の振動や衝撃により光ファイバの巻き崩れが生じる場合がある。巻き崩れが生じた状態で上層の光ファイバを引っ張ると、この引っ張られた光ファイバが、先に巻き付けた下層の光ファイバよりも内側に向かうので、繰り出せなくなる。

また、光ファイバの巻き崩れを防止するために光ファイバの巻き取り張力を高くすると、上層の光ファイバにかかる張力が下層の光ファイバの側方への接触圧力（側圧ともいう）になり、光ファイバの伝送損失がマイクロベンド損失により増加する。
なお、実効断面積を拡大させたコア構造のような光ファイバの場合には、マイクロベンド損失の増加が顕著になる。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、巻き取り張力を高めることなく、輸送中の巻き崩れを防止する光ファイバ用巻き取りボビン、光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ用巻き取りボビンは、光ファイバを巻き取る胴部を備えた光ファイバ用巻き取りボビンであって、前記胴部は、前記ボビンの軸線方向に沿う幅方向の中央が最小径で形成され、該幅方向の端に向けて漸次拡大する巻き取り胴面を有する。

上記によれば、巻き取り張力を高めることなく、輸送中の巻き崩れを防止することができる。

本発明の一形態による光ファイバの製造方法を適用する光ファイバの巻き替え装置の概略を説明する図である。 光ファイバ用巻き取りボビンの平面図および側面図である。 図２のボビンへの光ファイバの巻き付けを説明する図である。 他の光ファイバ用巻き取りボビンの平面図である。 図４のボビンへの光ファイバの巻き付けを説明する図である。 光ファイバの他の巻き付け例を説明する図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の一態様に係る光ファイバ用巻き取りボビンは、（１）光ファイバを巻き取る胴部を備えた光ファイバ用巻き取りボビンであって、前記胴部は、前記ボビンの軸線方向に沿う幅方向の中央が最小径で形成され、該幅方向の端に向けて漸次拡大する巻き取り胴面を有する。胴部の外径は、両端よりも中央を小さくしているので、巻き取った光ファイバを胴部の中央に向けて押さえる力を容易に得ることができる。よって、巻き取り張力を高めることなく、輸送中の巻き崩れを防止可能になる。
（２）前記ボビンの軸線を通る面で該ボビンを切断した際に、前記巻き取り胴面の切断面が２次曲線で形成されている。２次曲線を用いれば、幅方向の中央を最小径として両端に向けて漸次拡大する巻き取り胴面を形成でき、巻き取った光ファイバを外径の小さな中央に向けて集めやすくなる。
（３）前記ボビンの軸線を通る面で該ボビンを切断した際に、前記巻き取り胴面の切断面が直線で形成されている。直線を用いれば、Ｖ字状の巻き取り胴面を形成でき、巻き取った光ファイバを外径の小さな中央に向けて集めやすくなる。

（４）また、本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記いずれかの光ファイバ用巻き取りボビンを用い、前記光ファイバを、前記巻き取り胴面の前記最小径で形成された位置から巻き始め、前記幅方向の両端の間を該幅方向に沿って巻き付ける工程を含む。最小径の位置から巻き始めて胴部の外径変化に併せて徐々に巻き取り範囲を広げていけば、光ファイバの巻き表面が平らになりやすい。
（５）巻き付けた最上層の前記光ファイバにラップフィルムを巻き付ける工程を含む。最上層の光ファイバに外側からラップフィルムを巻き付ければ、光ファイバを巻き取り胴面に向けて押さえる力が高くなるので、巻き崩れをより一層確実に防止できる。
（６）前記最小径で形成された位置であって、巻き付けた最上層の前記光ファイバのみにラップフィルムを巻き付ける工程を含む。最小径の位置に相当する最上層の光ファイバのみに外側からラップフィルムを巻き付ければ、ラップフィルムの使用量を最小限に抑えつつ、光ファイバを巻き取り胴面に向けて押さえることができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態に係る光ファイバ用巻き取りボビン、光ファイバの製造方法の具体例を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法を適用する光ファイバの巻き替え装置の概略を説明する図である。

線引き装置において線引きされ、樹脂による保護被覆層が被覆され、さらに必要に応じて２次被覆や着色層が付与された光ファイバ１は、サプライリール１１に巻き取られている。そして図１に示す巻き替え装置１０により、調尺しながら巻き替えが行われる。一例として、光ファイバ１は、１２５μｍφのガラスファイバに紫外線硬化型樹脂による１次被覆層および２次被覆層をそれぞれ被覆し、さらに最外周に紫外線硬化型インクによる着色層を被覆して２５０μｍφとしたものを適用できる。

巻き替え装置１０では、光ファイバ１はサプライリール１１から巻き出され、搬送ローラ１２ａ〜１２ｄを経て、キャプスタンベルト１３を配置したキャプスタン・プルーフテスト装置１４に供給される。キャプスタン・プルーフテスト装置１４では、所定の大きさのプルーフ荷重１５が載荷され、プルーフテスト（強度スクリーニング試験）が行われる。そして光ファイバ１は、ダンサーローラ蓄線装置１６を経て、搬送ローラ１２ｅ，１２ｆにより搬送され、巻き取り装置１８で巻き取られる。

（第１実施形態）
図２は、光ファイバ用巻き取りボビンの平面図および側面図である。図１で説明した巻き取り装置１８には、ハウジング２０内部に図２に示すようなボビン３０がセットされている。ボビン３０は、例えば樹脂製の胴部３１を有し、胴部３１の両端には、例えば同じく樹脂製の鍔部３３がそれぞれ設けられている。

また、鍔部３３には、巻き取り装置の駆動部（図示省略）に連結する軸受容部３４が形成されており、ボビン３０は、その軸線（図２にｚ方向で示す、以下同じ）を中心にして回転可能である。巻き取り装置からの駆動力によってボビン３０が所定方向に回転すると、引き取られた光ファイバは、ボビン３０の軸線方向に直交するボビン３０の周方向に沿って胴部３１上に巻き付けられる。また、光ファイバは、軸線方向で隙間のないように胴部３１上に巻き付けられた後、重ねてさらに巻き付けられる。

ここで、胴部３１は、両端の外径が中央の外径よりも大きく形成されている。具体的には、図２に示すように、胴部３１は巻き取り胴面３２を有し、巻き取り胴面３２は、ボビン３０の軸線方向に沿う幅方向の中央が最小径で形成されており、この幅方向の端にそれぞれ位置する鍔部３３に向けて、漸次拡大するように形成されている。この図２に示した巻き取り胴面３２は、ボビン３０の軸線を通る面でボビン３０を切断した際に、その切断面が例えば放物線で形成され、ｆが放物線の焦点をなしている。放物線は、ボビンの幅方向に沿う直線（準線ともいう）と焦点ｆからの距離が等しい点の集合である。

なお、図２に示した巻き取り胴面３２は、ボビン３０の幅方向の長さが例えば３００ｍｍ程度、最小外径が例えば１００ｍｍ〜１３０ｍｍ程度、最大外径が例えば２５０ｍｍ程度である。このように巻き取り胴面が放物線で形成されているため、ボビンは、例えば片方の鍔部から胴部の最小外径までを例えば金型で一体成型しておき、胴部の最小外径同士を突き合わせて例えば接着することにより製造される。
最小外径は小さい方がボビンの大きさを大きくすることなく光ファイバを長く巻き取ることができるため好ましいが、小さすぎると巻き取られた光ファイバの曲げ半径が小さくなって曲げ損失が増加したり、ボビンから光ファイバを繰り出す際に扱いにくいなどの問題がある。よって、最小外径は１００〜２００ｍｍが好ましい範囲である。一方、最大外径は最小外径の１．１〜３倍の範囲が好ましい。１．１倍未満ではほとんど効果が得られず、３倍を超えると、巻き取り胴面内側の体積が大きくなるためボビンの体積に対して巻き取ることができる光ファイバの長さが短くなり効率が悪いためである。

このように、胴部３１の外径は、両端よりも中央を小さくしているので、巻き取った光ファイバを胴部の中央に向けて押さえる力を容易に得ることができる。よって、巻き取り張力を高めることなく、輸送中の巻き崩れを防止可能になる。
また、２次曲線を用いれば、幅方向の中央を最小径として両端に向けて漸次拡大する巻き取り胴面３２を形成でき、巻き取った光ファイバを外径の小さな中央に向けて集めやすくなる。

図３は、図２のボビンへの光ファイバの巻き付けを説明する図である。なお、この図３では、図２で説明した巻き取り胴面３２の形状を誇張して描いているが、引き取られた光ファイバ１２は、図３（Ａ）に示すように、巻き取り胴面３２のほぼ最小径で形成された位置から巻き始められる。次いで、図３（Ｂ）に示すように、光ファイバ１２は、最小径で形成された位置に隙間のないように巻き取り胴面３２に巻き付けられた後、巻き付け方向を反転させ、図３（Ｃ）に示すように、下層の光ファイバ１２に重ねてさらに巻き付けられる。

そして漸次拡大する幅方向の両端の間で巻き付け方向の反転を繰り返し、光ファイバ１２は、鍔部３３との境界付近に到達するまで、この幅方向に沿って下層の光ファイバ１２に重ねてさらに巻き付けられる。このように、最小径の位置から巻き始めて胴部の外径変化に併せて徐々に巻き取り範囲（トラバースともいう）を広げていけば、光ファイバの巻き表面（図２に１点鎖線で示す）が平らになりやすい。

（第２実施形態）
図４は、他の光ファイバ用巻き取りボビンの平面図であり、図５は、図４のボビンへの光ファイバの巻き付けを説明する図である。
図４に示した巻き取り胴面３２は、ボビン３０の軸線を通る面でボビン３０を切断した際に、その切断面が例えば２つの直線で形成されている。２つの直線を用いれば、Ｖ字状の巻き取り胴面３２を形成でき、この場合にも、巻き取った光ファイバを外径の小さな中央に向けて集めやすくなる。

引き取られた光ファイバ１２は、図５（Ａ）に示すように、巻き取り胴面３２の最小径で形成された位置から巻き始められる。次いで、図５（Ｂ）に示すように、光ファイバ１２は、下層の光ファイバ１２に重ねてさらに巻き付けられる。続いて、巻き付け方向を反転させ、図５（Ｃ）に示すように、下層の光ファイバ１２に重ねてさらに巻き付けられる。

そして上記第１の実施形態と同様に、巻き付け方向の反転を繰り返し、光ファイバ１２は、鍔部３３との境界付近に到達するまで、この幅方向に沿って下層の光ファイバ１２に重ねてさらに巻き付けられる。

（第３，４実施形態）
図６は、光ファイバの他の巻き付け例を説明する図であり、光ファイバの巻き表面（図６に１点鎖線で示す）に、ラップフィルムを巻き付けてもよい。
詳しくは、図２の例を用いて説明すると、図６（Ａ）に示すように、巻き付けた最上層の光ファイバには、ボビン３０の幅方向に沿って外側からラップフィルム４０が巻き付けられている。ラップフィルム４０は、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）製で数十μｍ程度の厚みを有した透明の樹脂フィルムである。ラップフィルムを巻き付ければ、光ファイバを巻き取り胴面３２に向けて押さえる力が高くなるので、巻き崩れをより一層確実に防止できる。

なお、ラップフィルムは、最小径の位置だけに巻き付けてもよい。具体的には、同じく図２の例を用いて説明すると、図６（Ｂ）に示したラップフィルム４０は、最小径で形成された位置であって、巻き付けた最上層の光ファイバのみに巻き付けられている。焦点ｆの位置（ボビンの周方向でみると、各焦点ｆを通る線）に相当する最上層の光ファイバのみに外側からラップフィルムを巻き付ければ、光ファイバを押さえる力が均一になり、ラップフィルムの使用量を最小限に抑えつつ、光ファイバを巻き取り胴面に向けて押さえることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…光ファイバ、１０…巻き替え装置、１１…サプライリール、１２ａ〜１２ｆ…搬送ローラ、１３…キャプスタンベルト、１４…プルーフテスト装置、１５…プルーフ荷重、１６…ダンサーローラ蓄線装置、１８…巻き取り装置、２０…ハウジング、３０…ボビン、３１…胴部、３２…巻き取り胴面、３３…鍔部、３４…軸受容部、４０…ラップフィルム。

Claims (6)

1. 光ファイバを巻き取る胴部を備えた光ファイバ用巻き取りボビンであって、
   前記胴部は、前記ボビンの軸線方向に沿う幅方向の中央が最小径で形成され、該幅方向の端に向けて漸次拡大する巻き取り胴面を有する、光ファイバ用巻き取りボビン。
2. 前記ボビンの軸線を通る面で該ボビンを切断した際に、前記巻き取り胴面の切断面が２次曲線で形成されている、請求項１に記載の光ファイバ用巻き取りボビン。
3. 前記ボビンの軸線を通る面で該ボビンを切断した際に、前記巻き取り胴面の切断面が直線で形成されている、請求項１に記載の光ファイバ用巻き取りボビン。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ用巻き取りボビンを用い、
   前記光ファイバを、前記巻き取り胴面の前記最小径で形成された位置から巻き始め、前記幅方向の両端の間を該幅方向に沿って巻き付ける工程を含む、光ファイバの製造方法。
5. 巻き付けた最上層の前記光ファイバにラップフィルムを巻き付ける工程を含む、請求項４に記載の光ファイバの製造方法。
6. 前記最小径で形成された位置であって、巻き付けた最上層の前記光ファイバのみにラップフィルムを巻き付ける工程を含む、請求項４に記載の光ファイバの製造方法。
   

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